一种可更换探针组及探针卡
阅读说明：本技术 一种可更换探针组及探针卡 (Replaceable probe set and probe card ) 是由 兰欣 周卫金 谢国芳 于 2021-08-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种可更换探针组及探针卡,包括：多组铜排、针套和探针,每组铜排上安装针套,针套上连接探针,多组铜排的布局根据被测器件自适应调整。可更换探针组可以根据被测功率芯片pad布局进行自适应调整,并且通过将探针组可拆卸连接在探针卡上,在测试不同pad布局的被测功率芯片时,可以避免更换探针卡,降低定制动态测试探针卡的时间和经济成本。(The invention discloses a replaceable probe set and a probe card, comprising: the probe comprises a plurality of groups of copper bars, a needle sleeve and probes, wherein the needle sleeve is arranged on each group of copper bars, the needle sleeve is connected with the probes, and the layout of the plurality of groups of copper bars is self-adaptively adjusted according to a tested device. The replaceable probe group can be adjusted in a self-adaptive mode according to the pad layout of the power chip to be tested, the probe group is detachably connected to the probe card, the probe card can be prevented from being replaced when the power chip to be tested with different pad layouts is tested, and the time and the economic cost for customizing the dynamic test probe card are reduced.)
技术领域
本发明涉及功率器件封装测试技术领域，具体涉及一种可更换探针组及探针卡，尤其涉及一种适用于半导体器件晶圆动态参数测试探针卡的可更换探针组。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的
背景技术
信息，不必然构成在先技术。因为功率芯片测试的电流一般较大，而单根探针只能承受有限电流，所以需要多根探针同时插入至功率芯片的pad上。传统探针卡是一种包含探针组的PCB，用于汇聚不同探针的电流。一种探针卡只能用于测试一款功率芯片，不同的功率芯片pad布局不相同，因此在测试多种功率芯片时，需要定制测试探针卡，时间和经济成本较高。对于适用于半导体器件晶圆动态参数测试的探针卡，因为其相较于传统探针卡而言结构更复杂，所以其定制和更换的成本将更高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种可更换探针组及探针卡，可更换探针组可以根据被测功率芯片pad布局进行自适应调整，并且通过将探针组可拆卸连接在探针卡上，在测试不同pad布局的被测功率芯片时，可以避免更换探针卡，降低定制动态测试探针卡的时间和经济成本。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种可更换探针组，包括：多组铜排、针套和探针，每组铜排上安装针套，针套上连接探针，多组铜排的布局根据被测器件自适应调整。
作为可选择的实施方式，可更换探针组还包括排针，每组铜排设有排针安装孔，排针安装孔用于连接排针。
作为可选择的实施方式，多组铜排设为不同布局的两层或多层，排针与不同层的铜排连接。
作为可选择的实施方式，所述针套、铜排和排针均封装在外壳内。
作为可选择的实施方式，所述探针的一端设于针套内，另一端设于被测器件上。
作为可选择的实施方式，所述探针的数量根据被测器件自适应调整。
作为可选择的实施方式，所述铜排设为四组，分别引出探针的四个测试信号。
作为可选择的实施方式，所述针套一侧设有与探针适配的插孔，所述插孔深度小于针套长度。
第二方面，本发明提供一种探针卡，包括第一方面所述的可更换探针组。
第三方面，本发明提供一种半导体器件晶圆动态参数测试系统，包括第二方面所述的探针卡。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
减少定制针卡的时间和经济成本，本发明提供了一种适用于动态参数测试探针卡的可更换式探针组。
传统探针卡一般无法直接更换探针组，所以在测试不同芯片时，需要将探针卡整体更换，并重新调整位置，操作繁琐。为了解决该问题，本发明提出适用于动态参数测试探针卡的可更换探针组，在传统探针卡的基础上，将探针组部分从探针卡中分离出来，并可根据功率芯片pad的不同布局设计不同的探针组，独立封装的探针组可以直接插接在探针卡上，操作简单。
本发明的可更换探针组可以根据被测功率芯片pad布局进行自适应调整，实现一种探针组对应一种被测功率芯片，通过将探针组可拆卸连接在探针卡上，在测试不同pad布局的被测功率芯片时，可以避免更换探针卡，降低定制动态测试探针卡的时间和经济成本。
在测试多种功率芯片时，仅更换探针组即可，探针卡无需更换，探针卡位置固定不变，减小探针卡的位置偏移误差。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1提供的可更换探针组的整体结构图；
图2为本发明实施例1提供的可更换探针组的内部结构图；
图3为本发明实施例1提供的探针示意图；
图4为本发明实施例1提供的排针的三维示意图；
图5(a)-5(c)为本发明实施例1提供的第一种功率芯片的铜排布局示意图；
图6(a)-6(c)为本发明实施例1提供的第二种功率芯片的铜排布局示意图；
其中，1、封装外壳，2、探针，3、针套，4、铜排，5、排针，6、功率芯片。
具体实施方式
：
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供一种可更换探针组，包括封装外壳1、探针2、针套3、铜排4、排针5、功率芯片6，其中：
所述封装外壳1用于将针套3、铜排4以及排针5的一端进行封装，具有机械支撑、保护隔离、冷却的作用，从而实现独立封装的可更换式探针组的电气连接。
优选地，所述封装外壳1尺寸与铜排4的布局相适应，在本实施例中，封装外壳1的长、宽、厚度分别设置为40mm、40mm、3mm。
优选地，所述封装外壳1中间设有开孔，开孔处为探针装配区，同时也是测试观察区，通过CCD相机透过此观察区对功率芯片进行识别、定位和探针扎针位置的监测。
优选地，所述封装外壳1材料为环氧树脂或其它封装材料。
如图3所示，所述探针2包括针尖、倾斜臂、水平臂、针尾，针尖插入功率芯片6的pad上，针尾插入针套3中。
优选地，所述探针2的尺寸需要根据功率芯片6和探针卡的位置进行设计，本实施例中，优先设置针尖直径为6.0mils，倾斜臂长为10～20mm，水平臂长为2～5mm，水平臂与倾斜臂之间α夹角为90～120°，曲率半径为0.5～2mm。
优选地，所述探针2分为四组，用于引出SF、SS、G、GL四个测试信号。
优选地，所述探针2的数量可根据功率芯片pad布局以及功率芯片的额定参数确定。
优选地，所述探针2与针套3、铜排4装配时，需要精确调整针尖的位置，使针尖水平度保持在±0.2mils以内，针尖相对位置公差(Alignment)保持在±0.2mils以内。
优选地，所述探针2材料为徕钨。
在本实施例中，所述针套3外形截面由圆弧和矩形组成，一侧有适于探针2装配的插孔，针套3的孔径适于探针2针尾的插入，插孔深度小于针套3长度，不同插孔中心线水平度保持在±0.2mils以内。
优选地，所述针套3底面平整，便于与所述铜排4焊接接触。
优选地，所述针套3材料为铜。
在本实施例中，所述铜排4分为四组，用于引出探针的SF、SS、G、GL四个测试信号；
优选地，每组铜排均设有排针安装孔，排针安装孔用于连接排针5。
在本实施例中，所述铜排4与所述针套3焊接固定，第一区域引出G信号，第二区域引出SS信号，第三区域引出SL信号，第四区域引出SF信号；
其中，
所述第一区域通过针套3、探针2与功率芯片6栅极相连，针数为1-2根；
所述第二区域通过针套3、探针2与功率芯片6源极相连，针数为1-2根；
所述第三区域通过针套3、探针2与功率芯片6源极相连，针数为1-2根；
所述第四区域通过针套3、探针2与功率芯片6源极相连，针数根据功率芯片额定电流大小可优先设置为10～20根。
优选地，排针安装孔位置与数量由所述排针5决定，用于插入排针5的一端。
优选地，所述铜排4材料为铜。
在本实施例中，如图4所示，所述排针5具有安装固定、电气连接的作用，可以直接插接在动态参数测试探针卡上预留的排针安装插孔中，同一探针卡对应的不同探针组的排针布局不变，由探针卡上预留插孔的位置决定。
在更多实施例中，各组铜排4的布局和外形轮廓可自由设计，布局并不固定，还可根据排针5的位置和功率芯片6的额定参数及pad布局得到最优化设计；如图5(a)-5(c)、图6(a)-6(c)为两种具有不同pad布局的SiC MOSFET芯片设计的两种不同铜排布局。
在更多实施例中，铜排4还可以设计为不同布局的两层或多层，通过排针5实现不同层的铜排4的电气互连，从而适应复杂具有pad布局功率芯片；如果功率芯片6表面pad布局相近，那么可以通过优化探针和铜排的布局，增加对芯片布局的适应性，实现探针组对多种芯片pad布局的普适性。
在更多实施例中，还提供：
一种探针卡，包括上述的可更换探针组。
一种半导体器件晶圆动态参数测试系统，包括上述的探针卡。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。